[发明专利]水中絮体分形脉动影像实时检测方法

摘要

水中絮体分形脉动影像实时检测方法，涉及一种水处理检测方法。为了解决传统影像测定法代表性差、误差大、每次测定需要繁琐的尺寸标定步骤、干扰因素多等问题。本发明的步骤是：利用智能机器视觉传感器连续拍摄反应池前段絮凝水样，把采集到的絮凝图像按先进先出的原则编成队列进行处理，利用反应水中絮体脉动现象的絮体投影面积百分比标准差值ΔS和絮体长轴百分比标准差值ΔL之间的函数关系，计算出絮体当前时刻的统计分形维数值W。本发明采用实时脉动检测的方法和相对百分比的概念，将检测到的统计分形维数值W作为检测水中絮体自相似分形特征的实时指标，具有操作简单、检测快速准确稳定等优点。

主权项

1、水中絮体分形脉动影像实时检测方法，其特征在于所述检测方法是通过以下步骤实现的：(1)在水厂反应池的前段附近安装智能机器视觉传感器；(2)取距反应池入口水流时间2～5分钟处的絮凝水样进行连续拍摄，并由LED光源照明；(3)设置智能机器视觉传感器以1～5幅/秒的速度进行拍摄并通过数字通讯接口将采集到的数字灰度絮凝图像传送给上位控制设备；(4)把连续采集到的3幅絮凝图像文件按时间顺序编成一个队列，队列的长度固定为3，按照先进先出原则将每次采集到的一幅新絮凝图象文件放入队尾，并扔掉原来队首的一幅旧絮凝图象文件；(5)对队列中的3幅絮凝图像文件分别采用中值滤波算法进行预处理；(6)分别采用迭代阀值选择方法自动选取各自最适合的絮体分割阀值T；(7)将灰度值低于絮体分割阀值T的灰度区域作为絮体，并对每幅絮凝图像文件中的絮体从1到n进行编号，其中n为絮体总数；(8)以单个絮体所含像素点数Ai对整幅絮凝图像所含像素点数A的百分比作为单个絮体投影面积百分比值Si，即：Si＝(Ai/A)×100；(9)以单个絮体长轴所含像素点数Pi对整幅絮凝图像长边所含像素点数P的百分比作为单个絮体长轴百分比值Li，即：Li＝(Pi/P)×100；(10)计算得出絮体投影面积百分比平均值S，公式为：S＝(S1+S2+...+Sn)/n，其中S1、S2...Sn为从1到n个絮体投影面积百分比值；(11)计算得出絮体长轴百分比平均值L，公式为：L＝(L1+L2+...+Ln)/n，其中L1、L2...Ln为从1到n个絮体长轴百分比值；(12)根据单个絮体投影面积百分比值Si和絮体投影面积百分比平均值S计算得出絮体投影面积百分比标准差值ΔS，公式为：ΔS＝[(S1-S)2+(S2-S)2 +...+(Sn-S)2]1/2/(n-1)1/2；(13)根据单个絮体长轴百分比值Li和絮体长轴百分比平均值L计算得出絮体长轴百分比标准差值ΔL，公式为：ΔL＝[(L1-L)2+(L2-L)2+...+(Ln-L)2]1/2/(n-1)1/2；(14)取3幅絮凝图象文件絮体投影面积百分比标准差值ΔS的自然对数值lnΔS，分别为lnΔS1、lnΔS2、lnΔS3；(15)取3幅絮凝图象文件絮体长轴百分比标准差值ΔL的自然对数值lnΔL，分别为：lnΔL1、lnΔL2、lnΔL3；(16)根据lnΔS和lnΔL进行运算得到絮体当前时刻的统计分形维数值W，公式为：W＝(lnΔS1/lnΔL1+lnΔS2/lnΔL2+lnΔS3/lnΔL3)/3；(17)取统计分形维数值W作为检测水中絮体自相似分形特征的实时指标：统计分形维数值W越大，当前时刻的絮体越密实，絮凝效果越好，统计分形维数值W越小，当前时刻的絮体越疏松，絮凝效果越差。